RF회로에서 전송선로 (Transmission Line)

Transmission Line

 

 

전송선로 2D로 새기는거 주로 쓰는게 microstrip, strip line

전송선의 특성

signal line and gnd가 전기장과 자기장이 직각을 이룬다. TEM모드를 전송할수 있는 케이블을 사용한다고 알 수 있다.

전자기파가 전송되는 거다.

직각일 때를 전송하는 것이 손실이 적다. 마치 광을 전송하기 위해 광케이블을 사용하여 손실을 줄이는 것과 같음.

에너지 전송 및 passive 요소로 사용될 수 있음.

전송선의 특성 임피던스 

메탈의 폭, GND와의 간격을 변경하면 임피던스가 바뀌는거

50옴을 갖도록 디자인 되어있음.

대전류 케이블, TV케이블은 70옴으로 디자인.

왜 50옴?

손실을 줄이고 에너지를 많이 보내기 위해서,,

파워가 너무 커지면 양단 전압이 높아져서 사이에 breakdown 발생하면 에너지 많이 못보냄.

이를 해결하려면 같은구조의 전송선에서 가장 많은 에너지 전송가능. 이가 약30옴정도임. (coaxial cable)파워를 maximize

손실을 줄이려면 75옴

그래서 대부분의 시스템은 이 둘을 trade off이므로 중간 값인 50옴을 사용한다. 따라서 모든 input 임피던스를 50으로 맞춘다.

통일해서 사용하면 비용을 줄일 수 있기 때문에 관례적으로 50옴을 맞추게 되었음.

 

transconductance*output저항=증폭기의 전압이득

transconductance는 입력의 전압을 얼마만큼의 출력전류로 바꾸는가

출력전류가 흘러 전압을 발생=output저항

따라서 output저항을 높여야함.

전류를 높이는건 바람직하지 않음.

 

아날로그에서 50옴은 short임 저항도 아니여~

고주파에서 임피던스를 끌어 올리기 쉽지 않음.

1k정도 수준밖에 안댐 높아봤자 10k

 

전송선 = 신호선 +GND

전압, 전류가 위치와 시간함수로 표시됨

위치함수는 두개의 진행파의 합(반대방향) = 신호원 (instant wave), reflect wave(인피던스 부정합)

위치함수에 곱해지는 베타=2ㅠ/ㅅ

ㅅ는  파장(wave length)

(저주파에서 ㅅ커서 베타 작음 따라서 위치 dependent는 무시 가능함.)(Ghz에서는 무시 불가능)

이걸 다 고려하면 머리 아프니까 power domain에서 계산하자. 그럼 위치 dependent가 사라진다! (RF에서 Power analysis하는 이유)

 

traveling wave란 진폭은 정해져 있고 진행한다. reflection이 없을때의 신호

relection있으면 standing wave

위치에 따라 전압이 0=다 reflection된거임

 

reflection constant(반사계수)

얼마나 반사됨?을 나타냄 임피던스가 같으면 =>0(파워가 다 전달되는거라 이러케 되길 원함)

 

Return Loss는 이제 얼마나 reflection 됬는지 즉 얼마나 매칭되었는지 dB스케일로 나타냄 즉, 작을수록 매칭 good

 

전송선의 특성임피던스를 결정하는거

=>

단위길이당 인덕턴스/ 단위길이당 컨덕턴스

에 루트를 씌운거

 

즉 메탈라인을 가늘게하면

L은 증가/ cap은 감소(거리가 증가) 따라서 특성 임피던스 증가한다.

 

여튼 길이를 조절해서 임피던스 조절, 즉, 인덕터, 컨덕터 처럼 쓸 수 있음.